Najnowsze

Kolizja dwóch osobliwych obiektów w kosmosie. Czarna dziura pożera gwiazdę neutronową

Najnowsze

Przełomowe odkrycie - pierwsze zdjęcie czarnej dziury
Przełomowe odkrycie - pierwsze zdjęcie czarnej dziuryTVN24 BiS
wideo 2/6

Naukowcom udało się po raz pierwszy zarejestrować sygnał katastrofy, w której czarna dziura pochłania gwiazdę neutronową. W badaniach uczestniczyli między innymi naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Gwiazdy neutronowe i czarne dziury to bardzo osobliwe obiekty, występują w parach niezwykle rzadko. Te pierwsze są najgęstszymi stabilnymi obiektami we Wszechświecie, pozostałościami po gwiazdach. Są mniej więcej tak masywne jak Słońce, ale mają tylko kilkadziesiąt kilometrów średnicy. Natomiast czarne dziury to obszary czasoprzestrzeni z grawitacją tak silną, że uniemożliwiają ucieczkę nawet światłu.

Pierwszą parę gwiazd neutronowych zaobserwowano na Drodze Mlecznej w 1974 roku dzięki radioteleskopom (obserwując tak zwane pulsary, czyli obracające się gwiazdy neutronowe, emitujące wiązkę promieniowania radiowego). Istnienie par czarnych o masach gwiazdowych też jest potwierdzone (potwierdzenie uzyskano kilka lat temu dzięki obserwacjom na falach grawitacyjnych). Problemem nadal były jednak mieszane układy podwójne złożone z obu tych ciał - taki system nie był do tej pory zaobserwowany w sposób niebudzący wątpliwości.

- Do tej pory można było zaobserwować fale grawitacyjne, które pochodziły wyłącznie z połączenia dwóch czarnych dziur albo dwóch gwiazd neutronowych. Układ mieszany został zarejestrowany po raz pierwszy, choć już od dwudziestu lat razem z profesorem Krzysztofem Belczyńskim przewidywaliśmy taki scenariusz - powiedział profesor Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Fale grawitacyjne wychwyciły nieznany sygnał

5 stycznia 2020 roku jeden z detektorów Advanced Ligo, znajdujący się w Luizjanie w USA, oraz detektor Advanced Virgo we Włoszech, zarejestrowały fale grawitacyjne, które pochodziły z nieznanego dotąd obiektu. Sygnał został wyemitowany przez układ, w którym wirujące wokół siebie gwiazda neutronowa i czarna dziura połączyły się w jeden zwarty obiekt. Naukowcy byli świadkami kilku ostatnich orbit przed połączeniem. Już dziesięć dni później wykryto sygnał od podobnego układu podwójnego. Poszczególne układy nazwano GW200105 i GW200115.

Analizy wykonane przez naukowców wskazują na to, że w GW200105 czarna dziura miała masę 8,9 masy Słońca, a gwiazda neutronowa 1,9 masy Słońca. Połączyły się około 900 milionów lat temu, a sygnał z tego zdarzenia dotarł teraz do nas. Z kolei w przypadku GW200115 masy wynoszą odpowiednio 5,7 oraz 1,5 razy więcej niż masa Słońca. Tutaj obiekty połączyły się blisko miliard lat temu.

W obu przypadkach masywniejsze obiekty pasują do przedziału przewidywanego w teorii ewolucji gwiazd dla czarnych dziur, a te o mniejszych masach pasują do przewidywań dla gwiazd neutronowych.

Połączenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową, poza sygnałem fal grawitacyjnych, może skutkować także emisją promieniowania elektromagnetycznego. Nie udało się zaobserwować tego drugiego z powodu dużej odległości do źródeł i małej dokładności wyznaczenia pozycji na niebie. Ale naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości uda się takie promieniowanie zarejestrować, w przypadku innych podobnych zdarzeń.

Artystyczna interpretacja fuzji czarnej dziury z gwiazdą neutronową (Carl Knox,OzGrav/Swinburne University)Carl Knox,OzGrav/Swinburne University

Niezwykłe połączenie

Opisane zdarzenia GW200105 i GW200115 to pierwsze pewne detekcje połączenia się par czarna dziura -gwiazda neutronowa. Wcześniej wykryto zdarzenia GW190814 i GW190426, które również mogą świadczyć o podobnych kolizjach, ale nie ma co do nich pewności i naukowcy określają je jedynie mianem kandydatek na pary obiektów tego typu.

Wyniki badań opublikowano we wtorek w czasopiśmie "The Astrophysical Journal Letters". W składzie międzynarodowego zespołu badawczego byli astronomowie z Uniwersytetu Warszawskiego: prof. Dorota Rosińska, prof. Tomasz Bulik, doktor Przemysław Figura, dr Bartosz Idzikowski oraz doktoranci Małgorzata Curyło, Neha Singh i Paweł Szewczyk.

Autor: anw/dd / Źródło: PAP

Źródło zdjęcia głównego: Carl Knox,OzGrav/Swinburne University

Pozostałe wiadomości